計(jì)算機(jī)組成原理考點(diǎn)總結(jié)

1、計(jì)算機(jī)組成原理總結(jié)內(nèi)部復(fù)習(xí)文件第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論1.1計(jì)算機(jī)的分類(lèi)電子計(jì)算機(jī)分兩大類(lèi)：電子模擬計(jì)算機(jī)、電子數(shù)字計(jì)算機(jī)24計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)：（基本運(yùn)算p5）處理機(jī)字長(zhǎng)：處理機(jī)運(yùn)算器一次能夠完成二進(jìn)制運(yùn)算的位數(shù), 如32位、64位存儲(chǔ)器容量：存儲(chǔ)器中所有存儲(chǔ)單元的總數(shù)目，通常用kb, mb, gb, tb 來(lái)表示計(jì)算機(jī)五個(gè)組成部分：存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器、輸入設(shè)備、 輸出設(shè)備（其中cpu由運(yùn)算器和控制器組成）馮諾依曼型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想：存儲(chǔ)程序并按地址順序執(zhí)行計(jì)算機(jī)軟件一般分為兩大類(lèi)：系統(tǒng)程序應(yīng)用程序硬件可以由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，軟件也可以由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，故軟件與 硬件的邏輯等價(jià)性。第二章運(yùn)算方法和運(yùn)算器

2、1 計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)據(jù)表示格式有兩種：一是定點(diǎn)格式，二是浮 點(diǎn)格式。2階碼位數(shù)多，表示數(shù)的范圍大；尾數(shù)位數(shù)多，說(shuō)明該數(shù)的精確度越高。3數(shù)的機(jī)器碼表示：原碼、反碼、補(bǔ)碼、移碼表示法4浮點(diǎn)加、減法運(yùn)算步驟：（0操作數(shù)檢查）、（比較階碼大小并完成對(duì)階）、（尾數(shù)求和運(yùn)算）、（結(jié)果規(guī)格化處理）、（舍入處理）第三章多層次的存儲(chǔ)器3. 1. 1存儲(chǔ)器的分類(lèi)：1. 按存取方式分：隨機(jī)存儲(chǔ)器和順序存儲(chǔ)器2按存儲(chǔ)內(nèi)容可變分：只讀存儲(chǔ)器（rom）和隨機(jī)存儲(chǔ)器（ram）3. 6 cache基本原理: cache解決的問(wèn)題:為了解決cpu與主存之間速度不匹配問(wèn)題； cache基于的原理：程序運(yùn)行過(guò)程中具有（空間局部性）

3、和（時(shí)間局部性）原理。 cache實(shí)現(xiàn)是由（硬件）方式實(shí)現(xiàn) cache地址沒(méi)有增加，容量也沒(méi)有增加。 cache命中率:（重點(diǎn)p91大題計(jì)3. 6. 2主存與cache的地址映射 全相聯(lián)映射方式：主存中的任意一塊可以放在cache中的任意一行上 優(yōu)點(diǎn)：非常靈活 缺點(diǎn)：比較電路難以設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 適用：適合于小容量cache采用 直接映射方式：主存塊只能拷貝到cache的一個(gè)特定位置上優(yōu)點(diǎn)：硬件簡(jiǎn)單，成本低 缺點(diǎn)：每個(gè)主存塊只有一個(gè)固定的行位置可存放。 適用：適合需要大容量cache的場(chǎng)合。 組相聯(lián)映射方式：綜合前面兩者的優(yōu)缺點(diǎn)。3. 6.3替換策略 最不經(jīng)常使用(lfu)算法近期最少使用(lru)

4、算法隨機(jī)替換3. 6.4cache的寫(xiě)操作策略 寫(xiě)回法全寫(xiě)法寫(xiě)一次法3. 7虛擬存儲(chǔ)器1虛擬存儲(chǔ)器：解決內(nèi)存容量的不夠問(wèn)題。2. 虛存是在主存和輔存之外附加一些硬件和軟件實(shí)現(xiàn)。3虛擬存儲(chǔ)器的替換算法：fifo算法、lru算法、lfu算法第四章指令系統(tǒng)1. 一條指令結(jié)構(gòu)可用如下形式表示:操作碼字段0p地址碼字段a操作碼op表示：表示該指令應(yīng)進(jìn)行什么性質(zhì)的操作。地址碼表示:操作數(shù)的地址2二地址指令格式中，從操作數(shù)的物理位置來(lái)說(shuō)，可總結(jié)為三種 類(lèi)型：存儲(chǔ)器一存儲(chǔ)器(ss)寄存器一寄存器(rr)寄存器一 存儲(chǔ)器(rs)3個(gè)指令系統(tǒng)中，指令字長(zhǎng)度不一樣。4指令的尋址方式：順序?qū)ぶ贩绞?、跳躍尋址方式 5立

5、即尋址與寄存器尋址相比，立即尋址速度快。6常用的三種偏移尋址是：相對(duì)尋址、基址尋址、變址尋址第五章中央處理器5. 1. 1 cpu的功能： 指令控制操作控制時(shí)間控制數(shù)據(jù)控制2. cpu的組成:由運(yùn)算器和控制器組成。（現(xiàn)今cpu由運(yùn)算器、控制器和cache三部分組成。3運(yùn)算器由算術(shù)邏輯單元（alu）、通用寄存器、數(shù)據(jù)緩沖寄存器dr和狀態(tài)條件寄存器psw組成。4. cpu中的主要寄存器： 指令寄存器（ir）：用來(lái)保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。 程序計(jì)數(shù)器（pc）：下條指令的執(zhí)行地址且自加1 數(shù)據(jù)緩沖寄存器（dr）：用來(lái)暫時(shí)存放alu的運(yùn)算結(jié)果。 數(shù)據(jù)地址寄存器（ar）：保存當(dāng)前cpu所訪問(wèn)的數(shù)據(jù)ca

6、che存儲(chǔ)器中單元的地址 通用寄存器（ror3） 狀態(tài)字寄存器（psw）5任何一條指令取址微指令一樣，不同的在執(zhí)行階段。6. cpu從（主存）中取出一條指令并執(zhí)行該指令的時(shí)間叫（指 令周期），它通常包含若干個(gè)（cpu周期），而后者又包含若干個(gè)（時(shí) 鐘周期）。7指令一旦結(jié)束，就進(jìn)入公操作。（取指令可認(rèn)為是公操作）5. 4微程序控制器1. 微程序設(shè)計(jì)技術(shù)是利用軟件方法來(lái)設(shè)計(jì)硬件的一門(mén)技術(shù)。2微程序控制基本原理：仿照通常結(jié)題程序的方法，把操作信號(hào) 編制成所謂的“微指令”，存放到一個(gè)只讀存儲(chǔ)器里。當(dāng)機(jī)器運(yùn)行時(shí)， 一條又一條的讀出這些指令，從而產(chǎn)生全機(jī)所需要的各種操作控制信 號(hào)，使相應(yīng)的部件執(zhí)行所規(guī)定的

7、操作。3. 一個(gè)微指令由若干個(gè)微命令組成,其中微指令包括微命令和下 地址。4. 微程序控制器組成原理： 控制存儲(chǔ)器：用來(lái)存放實(shí)現(xiàn)全部指令系統(tǒng)的微程序，它是一種 只讀型存儲(chǔ)器。 微指令寄存器:用來(lái)存放由控制存儲(chǔ)器讀出的一條微指令信息。 地址轉(zhuǎn)移邏輯：5微指令格式：水平型微指令、垂直型微指令5. 6流水cpu 1 計(jì)算機(jī)并行處理技術(shù)主要的三種形式：時(shí)間并行（流水線技術(shù)）空間并行（設(shè)置重復(fù)的硬件資源）時(shí)間并行+空間并行（現(xiàn) 在計(jì)算機(jī)使用的）2. 流水線中的主要問(wèn)題: 資源相關(guān):指多條指令進(jìn)入流水線后在同一機(jī)器時(shí)鐘周期內(nèi)爭(zhēng) 用同一個(gè)功能部件所發(fā)生的沖突。 數(shù)據(jù)相關(guān)：在一個(gè)程序中，必須等前一條指令執(zhí)行完

8、畢后，才 能執(zhí)行后一條指令，那么這兩條指令就是數(shù)據(jù)相關(guān)。 控制相關(guān)：沖突是由轉(zhuǎn)移指令引起的。第六章總線系統(tǒng)1 總線特性：物理特性、時(shí)間特性、功能特性、電氣特性。2總線按其功能可分為：地址總線、控制總線、數(shù)據(jù)總線。3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，傳輸信息采用三種方式：串行傳送（每次只傳送一位）、并行傳送（一次傳送若干位）和分時(shí)傳送。4仲裁方式分：集中式仲裁和分布式仲裁 5 集中式仲裁: 鏈?zhǔn)讲樵兎绞剑ň栈ㄦ準(zhǔn)綄?duì)電路故障最敏感） 計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式 獨(dú)立請(qǐng)求方式（響應(yīng)最快）6總線的定時(shí)：同步定時(shí)、異步定時(shí) 7總線的一次信息傳送過(guò)程，大致可以分為如下五個(gè)階段，（請(qǐng)求總線），（總線仲裁），（尋址（目的地址），（信息傳送），（狀態(tài)返回（或錯(cuò)誤報(bào)告）。第七章外存與i/o設(shè)備重點(diǎn)p216及p217第八章輸入輸出系統(tǒng)1 信息交換方式：程序查詢方式、程序中斷方式、直接內(nèi)存訪問(wèn)（dma）方式、通道方式2. 程